LabCom ICARE
LabCom ICARE
Modélisation, dimensionnement, optimisation énergétique et pilotage de drones à longue durée de vol autonomes en énergie
Le laboratoire commun ICARE associe le laboratoire IREENA (UR 4642) de Nantes Université et la société XSun située sur la commune de Guérande, en Loire Atlantique. Ensemble, ils associent leurs savoir-faire pour concevoir les drones nouvelle génération à longues durées de vol autonomes en énergie.
Durée du projet : 48 mois
Forte de ce constat, la société XSun, implantée à Guérande (Loire-Atlantique), conçoit et fabrique depuis 2016 des drones capables d’assurer de telles missions sans émissions de CO2. Grâce à l’énergie solaire et à des technologies de pointe, ces drones répondent déjà aux besoins de domaines très divers comme la surveillance terrestre et maritime, l’agriculture, la cartographie 3D d’un territoire, etc.
Le laboratoire IREENA accompagne la société XSun depuis ses premiers développements. De cette collaboration est né une première génération de drones à décollage horizontal, appelés SolarXOne. Ces drones sont déjà de conception originale : aile double avec cœur énergétique s’appuyant sur une hybridation solaire-batterie.
Aujourd’hui, XSun et le laboratoire IREENA ambitionnent ensemble de concevoir une nouvelle génération de drones qui pousserait encore plus loin les performances (vols continus en toute autonomie énergétique) avec les fonctions décollage et atterrissage vertical, afin de maintenir son leadership dans un secteur hautement concurrentiel. Cet objectif repose sur l’intégration de technologies de rupture et une hybridation multi-vecteurs.
Les travaux de recherche visent donc à développer les outils scientifiques et des solutions opérationnelles innovantes pour réaliser cet objectif. Il s’agit de concevoir des méthodes qui permettront d’optimiser l’architecture énergétique du drone en s’appuyant sur des modèles spécifiques de dimensionnement pour chaque élément le constituant. L’originalité de ce travail repose sur la diversité des modélisations utilisées liées à la nature des éléments de puissance constituant le drone. Il s’agit en effet d’intégrer, dans un volume très réduit, une machine électrique, une batterie électrochimique, des panneaux solaires etc. Il s’agit donc de mettre au point une méthode capable de déterminer les puissances et masses des éléments, la capacité de stockage etc. Ce dimensionnement, pour être optimal, doit intégrer en même temps les contraintes techniques et technologiques propres à chaque sous-système et les exigences propres à chaque mission en fonction des besoins client.
Parallèlement à ce travail, une recherche doit être menée afin de bien définir la stratégie de gestion de l’énergie qui tienne compte à la fois des contraintes liées aux technologies utilisées et au pilotage du drone dont la fonction est d’assurer la stabilité et la mission. Cette stratégie définie, un jumeau numérique complet de la chaine énergétique du drone pourra être construit, en s’appuyant sur les modèles de dimensionnement.
La spécificité de ce travail de recherche et les verrous scientifiques qu’il adresse réside dans la nature multi-physique des sous-systèmes constituant le drone et dans la prise en compte des types de missions envisagés puisqu’il s’agira notamment d’intégrer l’évolution des caractéristiques propres à chaque sous-système, tant à l’échelle de la mission (dérives en températures, état de charge des batteries, conditions de vol, …) qu’à l’échelle de la vie du drone (état de santé et vieillissement, …). In fine, les résultats de ce projet de recherche permettront d’effectuer des dimensionnements et des conceptions pour des réalisations « sur mesure » rapides et optimales des drones XSun.
https://u-news.univ-nantes.fr/xsun-ireena-creation-labcom-icare-drones-solaires-autonomes
https://www.ouest-valorisation.fr/nos-actualites/inauguration-du-labcom-icare/
https://www.ouest-france.fr/economie/energie/energies-renouvelables/le-labo-icare-sera-cree-pour-ameliorer-lautonomie-des-drones-solaires-7e446aa6-1436-11ef-a482-9d66515b057a
https://www.pocmedia.fr/un-laboratoire-commun-sur-les-drones-solaires-entre-xsun-et-nantes-universite/
https://frenchtech-saintnazairelabaule.com/soiree-french-tech-et-pui-nantes-universite/
Durée du projet : 48 mois
Début : Avril 2024
Financement : ANR (363 k€), Région Pays de la Loire (50 k€)
Recrutements : 4 doctorants, 2 Post-Docs, 1 ingénieur
SolarXOne © XSun
Contexte et objectifs
Le marché des drones à longues durées de vol et sur de longues distances connaît aujourd’hui une croissance forte. Les avancées technologiques récentes dans le domaine du stockage d’énergie, des matériaux et des convertisseurs d’énergie permettent d’envisager des drones complètement autonomes en énergie capables d’effectuer des missions assurées aujourd’hui par des technologies coûteuses et polluantes comme les satellites de surveillance et les aéronefs classiques (avions et hélicoptères).Forte de ce constat, la société XSun, implantée à Guérande (Loire-Atlantique), conçoit et fabrique depuis 2016 des drones capables d’assurer de telles missions sans émissions de CO2. Grâce à l’énergie solaire et à des technologies de pointe, ces drones répondent déjà aux besoins de domaines très divers comme la surveillance terrestre et maritime, l’agriculture, la cartographie 3D d’un territoire, etc.
Le laboratoire IREENA accompagne la société XSun depuis ses premiers développements. De cette collaboration est né une première génération de drones à décollage horizontal, appelés SolarXOne. Ces drones sont déjà de conception originale : aile double avec cœur énergétique s’appuyant sur une hybridation solaire-batterie.
Aujourd’hui, XSun et le laboratoire IREENA ambitionnent ensemble de concevoir une nouvelle génération de drones qui pousserait encore plus loin les performances (vols continus en toute autonomie énergétique) avec les fonctions décollage et atterrissage vertical, afin de maintenir son leadership dans un secteur hautement concurrentiel. Cet objectif repose sur l’intégration de technologies de rupture et une hybridation multi-vecteurs.
Les travaux de recherche visent donc à développer les outils scientifiques et des solutions opérationnelles innovantes pour réaliser cet objectif. Il s’agit de concevoir des méthodes qui permettront d’optimiser l’architecture énergétique du drone en s’appuyant sur des modèles spécifiques de dimensionnement pour chaque élément le constituant. L’originalité de ce travail repose sur la diversité des modélisations utilisées liées à la nature des éléments de puissance constituant le drone. Il s’agit en effet d’intégrer, dans un volume très réduit, une machine électrique, une batterie électrochimique, des panneaux solaires etc. Il s’agit donc de mettre au point une méthode capable de déterminer les puissances et masses des éléments, la capacité de stockage etc. Ce dimensionnement, pour être optimal, doit intégrer en même temps les contraintes techniques et technologiques propres à chaque sous-système et les exigences propres à chaque mission en fonction des besoins client.
Parallèlement à ce travail, une recherche doit être menée afin de bien définir la stratégie de gestion de l’énergie qui tienne compte à la fois des contraintes liées aux technologies utilisées et au pilotage du drone dont la fonction est d’assurer la stabilité et la mission. Cette stratégie définie, un jumeau numérique complet de la chaine énergétique du drone pourra être construit, en s’appuyant sur les modèles de dimensionnement.
La spécificité de ce travail de recherche et les verrous scientifiques qu’il adresse réside dans la nature multi-physique des sous-systèmes constituant le drone et dans la prise en compte des types de missions envisagés puisqu’il s’agira notamment d’intégrer l’évolution des caractéristiques propres à chaque sous-système, tant à l’échelle de la mission (dérives en températures, état de charge des batteries, conditions de vol, …) qu’à l’échelle de la vie du drone (état de santé et vieillissement, …). In fine, les résultats de ce projet de recherche permettront d’effectuer des dimensionnements et des conceptions pour des réalisations « sur mesure » rapides et optimales des drones XSun.
Le drone et ses applications (surveillance, cartographie, aide aux secours, …)
Communications et évènements
- Inauguration du LabCom (17 mai 2024)
https://www.ouest-france.fr/economie/energie/energies-renouvelables/le-labo-icare-sera-cree-pour-ameliorer-lautonomie-des-drones-solaires-7e446aa6-1436-11ef-a482-9d66515b057a
- Article de presse en ligne – POC Média (29 mai 2024)
- Journées Blue Event, « Les journées de l’innovation maritime » (24-25 septembre 2025)
- Soirée French Tech et PUI Nantes Université (27 février 2025)
Responsables et partenaires
Responsable scientifique et Directeur du LabCom
Responsables Gestion de l'énergie
Responsables Commande et Pilotage
Directeur de l'IREENA
Directeur d'Xsun
Partenaires
Mis à jour le 10 juin 2025.